CN102281961A - 具有符合激光焊接要求的三棱形拐角的薄板构件、所属的薄板下料及用于制造和优化该薄板下料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弯曲成的、具有至少一个三棱形的拐角(11)的薄板构件(10)，其中，该拐角(11)的两个棱边(12，13)通过薄板下料(1)的各以一个内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)弯曲的第一和第二薄板臂(2，3)构成并且该三棱形的拐角(11)的第三棱边(14)通过两个弯曲的薄板臂(2，3)的两个下料棱边(4，5)构成，该薄板下料(1)具有一位于内部的拐角(6)和一汇入到该位于内部的拐角(6)中的楔形的自由空隙(7)，所述自由空隙通过两个楔形臂(7a，7b)和一倒圆的楔形尖端(7c)构成。两个楔形臂(7a，7b)的交点(8)设置成与第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离u并且与第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离x。第一楔形臂(7a)通过所述交点(8)和一个设置成与弯曲线(A)相隔一距离v并且与弯曲线(B)相隔一距离z的另外的点(9a)限定。第二楔形臂(7b)通过所述交点(8)和一个设置成与弯曲线(A)相隔一距离T并且与弯曲线(B)相隔一距离y的另外的点(9b)限定。距离T、u、v、x、y、z被限定为：T＝(0,7*S+VK/2)±20％，其中，(S)是薄板厚度，(VK)是缩短因子，u＝(1,0*Ri，1)±20％，v＝(1,0*Ri，1)±20％，x＝(1,0*Ri，2)±20％，y＝(0,25*Ri，2)±20％，和z＝(VK/2-0,1)±20％。

Description

具有符合激光焊接要求的三棱形拐角的薄板构件、所属的薄板下料及用于制造和优化该薄板下料的方法
技术领域
本发明涉及一种由薄板下料弯曲成的、具有至少一个三棱形的拐角的薄板构件，其中，该三棱形的拐角的两个棱边通过薄板下料的各以一个内弯曲半径弯曲的第一和第二薄板臂构成并且该三棱形的拐角的第三棱边通过两个弯曲的薄板臂的两个下料棱边构成，薄板下料具有一构成两个下料棱边的位于内部的拐角和一汇入到该位于内部的拐角中的楔形的自由空隙，该自由空隙通过两个楔形臂和一倒圆的楔形尖端构成。本发明还涉及一种用于弯曲成具有至少一个三棱形的拐角的薄板构件的薄板下料，以及一种用于建立所属的用于运行薄板加工机的加工程序的方法，一种用于制造薄板构件的由薄板下料弯曲成的三棱形的拐角的方法以及一种用于优化被设置用于弯曲成具有三棱形的拐角的薄板构件的薄板下料的位于内部的拐角中的楔形的自由空隙的方法。
背景技术
对于箱、罩或其它薄板结构的激光焊接，要这样地设计构件，使得遵守接下来的接合工艺的缝隙公差。在工艺安全性足够时为了良好的焊接结果，薄板结构的三棱形的拐角通常允许具有最大0.1至0.2mm的缝隙。此外，这些薄板臂应当以一确定的尺寸搭接地构成。尤其是在可见接缝的范围内推荐为薄板厚度的至少约70％的搭接部。相应地，构件的预备要求一种拐角构型，该拐角构型在作为基础的薄板下料的两个弯曲臂之间被考虑。众所周知，为此在薄板下料的处在两个弯曲臂之间的、位于内部的拐角中设置楔形的自由空隙(“自由切口(Freiklinkung)”)，它在弯曲期间避免弯曲部件在该区域中的挤压和与此相关的隆起。
在一般情况下，即在对接下来的工艺步骤没有其它要求的(自由)弯曲时，在弯曲线的交点中一个例如3/4圆形的自由空隙通过冲孔以直径d产生。该直径在此根据薄板厚度t选择：
  薄板厚度t[mm]   Φd±0.5[mm]
  t＜2   3
  2＜t≤4   5
  4＜t≤6   7
对于不被焊接或去毛刺的拐角的设计的特殊要求而言，拐角空隙的形状可以通过结构尺寸的确定来优化以及通过激光切割工艺制造。在此，自由空隙的尺寸凭经验求得并且存储在技术表格中。变换地，CAD系统提供了以下可能性，即直接以计算机方式产生楔形的自由空间，其中，该自由空间的结构尺寸可以根据薄板厚度或弯曲半径被简化地给出。但是该简化的考虑对于具有比较窄的公差的接下来的激光焊接工艺或者其它后续工艺是不可用的，因为它在后续方法方面没有针对工艺进行设计并且没有设置几何参数(弯曲线、搭接部等)的任何改变。
发明内容
相对于此，本发明的任务是在开头所述类型的薄板构件中将存在于两个弯曲的薄板臂之间的缝隙宽度减小到一个很小的缝隙尺寸，如该缝隙尺寸对于两个薄板臂的激光焊接或者在具有高要求的可见棱边时所需的那样，以及给出一种用于制造由薄板下料弯曲成的三棱形的拐角的方法和一种用于优化在薄板下料的位于内部的拐角中的楔形的自由空隙的方法。
该任务根据本发明通过以下方式解决：在薄板下料中两个延长超出倒圆的楔形尖端地假想的楔形臂的交点设置成与第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离u并且与第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离x，第一楔形臂通过所述交点和一个设置成与第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离v并且与第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离z的另外的点限定并且终结在第一弯曲臂的下料棱边上，第二楔形臂通过所述交点和一个设置成与第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离T并且与第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离y的另外的点限定并且终结在第二弯曲臂的下料棱边上，以及在薄板下料中这些距离T、u、v、x、y、z根据薄板构件的待弯曲的薄板臂的内弯曲半径Ri，1，Ri，2、薄板厚度和缩短因子(薄板下料在弯曲时以该缩短因子延长)被限定为：
T＝(0,7*S+VK/2)±20％，
u＝(1,0*Ri，1)±20％，
v＝(1,0*Ri，1)±20％，
x＝(1,0*Ri，2)±20％，
y＝(0,25*Ri，2)±20％，和
z＝(VK/2-0,1)±20％.
优选地，这两个薄板臂分别以相同的内弯曲半径弯曲。
楔形的自由空隙的结构尺寸与弯曲半径的关系提供了优点，即通过弯曲半径、薄板厚度和缩短因子在自由弯曲时也直接考虑了弯曲角度、材料以及由上模具和下模具组成的组合。因此保证，楔形的自由空隙的几何形状与相应的薄板结构相匹配。此外，以计算机方式式确定的结构尺寸可以存放在已知的CAx-、尤其是CAD系统中。
根据本发明的“符合激光焊接要求的”薄板构件能够实现具有很小的缝隙尺寸的过程安全的后续工艺，尤其是与窄的公差结合，尤其是对于0.1至0.2mm的缝隙尺寸而言，并且尤其适合于1至2mm的薄板厚度以及适合于材料S235、X5CrNi18-10以及AlMg3。以下将“符合激光焊接要求的”用作小的缝隙尺寸的同义词。
优选地，三棱形的拐角的存在于两个弯曲的薄板臂之间的缝隙最大为约0.2mm。
尤其是在可见接缝的范围内有利的是，两个弯曲的薄板臂的两个下料棱边相互搭接。在此优选地，两个弯曲的薄板臂的搭接部为薄板下料的薄板厚度的至少约70％。
特别优选地，在薄板下料中在第一楔形臂与第一弯曲臂的下料棱边之间的过渡部以半径w被倒圆，该半径同样根据第一弯曲臂的内弯曲半径被限定为：w＝(1,5*Ri，1)±20％。
此外优选在薄板下料中第一弯曲臂的弯曲线与延长到第一薄板臂中地假想的第二薄板下料棱边以薄板下料的薄板厚度的约(0.7±0.2)倍平行地间隔距离，以及楔形尖端以最大约0.2mm、尤其是约0.1mm的半径被倒圆。
本发明也涉及作为上述的薄板构件的基础的薄板下料。
在另一个方面中，本发明也涉及用于建立用于运行薄板加工机的加工程序的方法，其中，根据本发明产生控制指令，当加工程序在薄板加工机上运行时所述控制指令导致上述的薄板下料。
本发明也涉及具有代码单元的计算机程序产品，当程序在数据处理设备上运行时，该代码单元被匹配用于执行用于建立上述加工程序的方法的所有步骤。
此外本发明涉及一种用于制造薄板构件的由薄板下料弯曲成的三棱形的拐角的方法，包括以下方法步骤：
提供上述的薄板下料；
使两个薄板臂弯曲成三棱形的拐角；和
优选附加地焊接、尤其是激光焊接这两个薄板臂。
本发明最后也涉及一种用于优化被设置用于弯曲成具有三棱形的拐角的薄板构件的薄板下料的位于内部的拐角中的楔形的自由空隙的方法，其中，所述楔形的自由空隙通过两个楔形臂和一倒圆的楔形尖端构成，并且所述薄板下料的两个构成所述位于内部的拐角的薄板臂为了构成所述三棱形的拐角各以一个内弯曲半径弯曲。根据本发明规定，两个延长超出所述倒圆的楔形尖端地假想的楔形臂的交点设置成与第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离u并且与第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离x，第一楔形臂通过所述交点和一个设置成与所述第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离v并且与所述第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离z的另外的点限定并且终结在所述第一弯曲臂的下料棱边上，第二楔形臂通过所述交点和一个设置成与所述第一弯曲臂的弯曲线相隔一距离T并且与所述第二弯曲臂的弯曲线相隔一距离y的另外的点限定并且终结在所述第二弯曲臂的下料棱边上，以及在薄板下料中所述距离T、u、v、x、y、z根据所述薄板构件的待弯曲的薄板臂的内弯曲半径Ri，1，Ri，2、薄板厚度和缩短因子(薄板下料在弯曲时以该缩短因子延长)选择为：T＝(0,7*S+VK/2)±20％，
u＝(1,0*Ri，1)±20％，
v＝(1,0*Ri，1)±20％，
x＝(1,0*Ri，2)±20％，
y＝(0,25*Ri，2)±20％，和
z＝(VK/2-0,1)±20％。
用于薄板构件的符合激光焊接要求的结构的该优化方法尤其允许计算用于两个弯曲臂的弯曲的符合激光焊接要求的楔形自由空间的结构尺寸。
附图说明
本发明的其它优点由权利要求书、说明书和附图给出。同样上述的和还要继续说明的特征各自使用或者以任意组合多个地使用。所示的和所述的实施方式不应理解为穷尽的列举，而是对于本发明的说明具有举例特征。
其中示出：
图1示出根据本发明的具有三棱形的拐角的薄板构件；
图2示出薄板下料，在图1中所示的薄板构件由该薄板下料弯曲而成；
图3示出薄板下料的根据图2中的Ⅲ的细节；和
图4示出用于制造薄板下料的激光加工机。
具体实施方式
图1示出一个具有三棱形的拐角11的薄板构件10，其中，该拐角11的两个棱边12，13通过薄板下料1(图2)的各以一个内弯曲半径Ri，1，Ri，2弯曲的第一和第二薄板臂2，3构成以及该拐角11的第三棱边14通过两个相互搭接地弯曲的薄板臂2，3构成。更确切地说，第三棱边14通过两个弯曲的薄板臂2，3的下料棱边4，5的激光焊接构成。在所示的实施例中，两个薄板臂2，3通过自由弯曲以相同的内弯曲半径(Ri，1＝Ri，2)以及分别围绕弯曲线A和B弯曲90°，其中，两个弯曲的薄板臂2，3的搭接部至少为薄板下料1的薄板厚度的约70％。如果存在的话，三棱形的拐角11的存在于两个弯曲的薄板臂2，3之间的缝隙最大为约0.2mm。
如在图2和3中所示，扁平的薄板下料1具有一构成两个下料棱边4，5的、位于内部的拐角6和一汇入到位于内部的拐角6中的楔形的自由空隙7，该自由空隙通过两个楔形臂7a，7b和一倒圆的楔形尖端7c构成。第一弯曲臂2的一直延长到第二薄板臂3中地假想的弯曲线A在第二下料棱边5与倒圆的楔形尖端7c之间延伸并且与第二下料棱边5以薄板下料1的薄板厚度S的约(0.7±0.2)倍平行地间隔距离。第二弯曲臂3的一直延长到第一薄板臂2中地假想的弯曲线B平行于第一下料棱边4延伸。
楔形的自由空隙7通过三个点8，9a，9b限定。点8在薄板下料1中设置成与第一弯曲臂2的弯曲线A间隔一距离u并且与第二弯曲臂3的弯曲线B间隔一距离x。点9a在薄板下料1中设置成与第一弯曲臂2的弯曲线A间隔一距离v并且与第二弯曲臂3的弯曲线B间隔一距离z。点9b在薄板下料1中设置成与第一弯曲臂2的弯曲线A间隔一距离T并且与第二弯曲臂3的弯曲线B间隔一距离y。第一楔形臂7a通过点8，9a限定并且第二楔形臂7b通过点8，9b限定，其中，两个楔形臂7a，7b终结在下料棱边4，5上并且楔形尖端7c以最大约0.2mm、尤其是约0.1mm的半径倒圆。点8是两个楔形臂7a，7b的虚构的交点，该交点位于倒圆的楔形尖端7c之外，即位于楔形的自由空隙7的外部。附加地，第一楔形臂7a与第一下料棱边4之间的过渡部以相切半径w倒圆，使得点9a位于楔形的自由空隙7的内部。由于通过点9a，9b限定了楔形臂7a，7b，弯曲线A，B以何种距离相对下料棱边4，5平行地间隔距离是无所谓的；仅需保证：两个楔形臂7a，7b延伸通过点9a，9b，然后终结在下料棱边4，5上。
在图3中所示的实施例中，第二弯曲臂3的弯曲线B同样以尺寸z与第一薄板下料棱边4平行地间隔距离，使得在第一楔形臂7a与第一下料棱边4之间的过渡部被倒圆角之前，点9a位于第一下料棱边4上。
为了在两个弯曲的薄板臂2，3之间要么完全不存在缝隙，要么不超过最大0.1至0.2mm的缝隙宽度，距离u、v、x、y和半径w根据所述薄板构件10的待弯曲的薄板臂2，3的内弯曲半径Ri，1，Ri，2以及距离T、z根据薄板厚度S和缩短因子VK(薄板下料1在弯曲时、即在这里在90°自由弯曲时以该缩短因子延长)被如下地选择：
T＝(0,7*S+VK/2)±20％，
u＝(1,0*Ri，1)±20％，
v＝(1,0*Ri，1)±20％，
x＝(1,0*Ri，2)±20％，
y＝(0,25*Ri，2)±20％，
w＝(1,5*Ri，1)±20％，和
z＝(VK/2-0,1)±20％.。
显然，这样计算出的距离T、u、v、x、y、z和半径w可以具有最大±20％、优选最大±10％的一定的公差。
图4举例地对于薄板加工机示出用于薄板的激光切割的CO2-激光切割机100，它适合于制造薄板下料。该激光切割机100具有CO2-激光共振器101、激光加工头102和工件支座103。由激光共振器101产生的激光束104借助束导向装置105由(未示出的)转向镜引导到激光加工头102并且在该激光加工头中会聚以及借助同样在图中未示出的镜垂直于工件(薄板)107的表面106定向，即激光束104的束轴(光轴)垂直于工件107延伸。为了工件107的激光切割，首先以激光束104穿刺，即工件107在一个部位上被地点状地熔化或者氧化并且在那里形成的熔液被吹出。接下来使激光束104在工件107上运动，从而形成连续的切割缝隙108，在该切割缝隙108上沿着激光束104切断工件107。
不仅穿刺而且激光切割可以通过加入气体来支持。作为切割气体109可以使用氧气、氮气、压缩空气和/或对用途专用的气体。最终使用何种气体，这取决于切割何种材料以及对工件提出何种质量要求。形成的颗粒和气体可以借助吸出装置110从吸出室111吸出。用于控制激光切割机1、即尤其用于控制激光加工头102的运动的控制装置以112表示。

Claims (18)

1.由薄板下料(1)弯曲成的薄板构件(10)，具有至少一个三棱形的拐角(11)，其中，所述三棱形的拐角(11)的两个棱边(12，13)通过所述薄板下料(1)的各以一个内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)弯曲的第一和第二薄板臂(2，3)构成并且所述三棱形的拐角(11)的第三棱边(14)通过所述两个弯曲的薄板臂(2，3)的两个下料棱边(4，5)构成，所述薄板下料(1)具有一构成所述两个下料棱边(4，5)的位于内部的拐角(6)和一汇入到所述位于内部的拐角(6)中的楔形的自由空隙(7)，所述自由空隙通过两个楔形臂(7a，7b)和一倒圆的楔形尖端(7c)构成，其特征在于，
在所述薄板下料(1)中两个延长超出所述倒圆的楔形尖端(7c)地假想的楔形臂(7a，7b)的交点(8)设置成与第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离u并且与第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离x，
第一楔形臂(7a)通过所述交点(8)和一个设置成与所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离v并且与所述第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离z的另外的点(9a)限定并且终结在所述第一弯曲臂(2)的下料棱边(4)上，
第二楔形臂(7b)通过所述交点(8)和一个设置成与所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离T并且与所述第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离y的另外的点(9b)限定并且终结在所述第二弯曲臂(3)的下料棱边(5)上，以及
在所述薄板下料(1)中所述距离T、u、v、x、y、z根据所述薄板构件(10)的待弯曲的薄板臂(2，3)的内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)、薄板厚度(S)和缩短因子(VK)限定为：
T＝(0,7*S+VK/2)±20％，
u＝(1,0*Ri，1)±20％，
v＝(1,0*Ri，1)±20％，
x＝(1,0*Ri，2)±20％，
y＝(0,25*Ri，2)±20％，和
z＝(VK/2-0,1)±20％，
所述薄板下料(1)在弯曲时以所述缩短因子延长。
2.根据权利要求1所述的薄板构件，其特征在于，所述三棱形的拐角(11)的存在于所述弯曲的第一和第二薄板臂(2，3)之间的缝隙最大为约0.2mm。
3.根据权利要求1或2所述的薄板构件，其特征在于，所述两个弯曲的薄板臂(2，3)的两个下料棱边(4，5)相互搭接。
4.根据权利要求3所述的薄板构件，其特征在于，所述两个弯曲的薄板臂(2，3)的搭接部为所述薄板下料(1)的薄板厚度(S)的至少约70％。
5.根据以上权利要求之一所述的薄板构件，其特征在于，在所述薄板下料(1)中所述第一楔形臂(7a)与所述第一薄板臂(2)的下料棱边(4)之间的过渡部以一半径w被倒圆，该半径根据所述弯曲的第一薄板臂(2)的内弯曲半径(Ri，1)被限定为：w＝(1,5*Ri，1)±20％。
6.根据以上权利要求之一所述的薄板构件，其特征在于，在所述薄板下料(1)中所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)与延长到所述第一薄板臂(2)中地假想的第二薄板下料棱边(5)以所述薄板下料(1)的薄板厚度(S)的约(0.7±0.2)倍平行地间隔距离。
7.根据以上权利要求之一所述的薄板构件，其特征在于，在所述薄板下料(1)中所述楔形尖端(7c)以最大约0.2mm、尤其是约0.1mm的半径被倒圆。
8.根据以上权利要求之一所述的薄板构件，其特征在于，所述两个弯曲的薄板臂(2，3)相互焊接，尤其是激光焊接。
9.根据以上权利要求之一所述的薄板构件，其特征在于，所述两个薄板臂(2，3)的内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)是相同的。
10.用于弯曲成根据以上权利要求之一所述的、具有至少一个三棱形的拐角(11)的薄板构件(10)的薄板下料(1)。
11.用于建立用于运行薄板加工机(100)的加工程序的方法，其特征在于，产生控制指令，当所述加工程序在所述薄板加工机(100)上运行时所述控制指令导致根据权利要求10所述的薄板下料(1)。
12.具有代码单元的计算机程序产品，当所述程序在数据处理设备上运行时，所述代码单元被匹配用于执行根据权利要求11所述的用于建立加工程序的方法的所有步骤。
13.用于制造薄板构件(10)的由薄板下料(1)弯曲成的三棱形的拐角(11)的方法，包括以下方法步骤：
提供根据权利要求10所述的薄板下料(1)；和
使所述两个薄板臂(2，3)围绕所述弯曲线(A，B)弯曲成所述三棱形的拐角(11)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述两个弯曲的薄板臂(2，3)相互焊接，尤其是激光焊接。
15.用于优化被设置用于弯曲成具有三棱形的拐角(11)的薄板构件(10)的薄板下料(1)的位于内部的拐角(6)中的楔形的自由空隙(7)的方法，其中，所述楔形的自由空隙(7)通过两个楔形臂(7a，7b)和一倒圆的楔形尖端(7c)构成，并且所述薄板下料(1)的两个构成所述位于内部的拐角(6)的薄板臂(2，3)为了构成所述三棱形的拐角(11)各以一个内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)弯曲，其特征在于，
两个延长超出所述倒圆的楔形尖端(7c)地假想的楔形臂(7a，7b)的交点(8)设置成与第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离u并且与第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离x，
第一楔形臂(7a)通过所述交点(8)和一个设置成与所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离v并且与所述第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离z的另外的点(9a)限定并且终结在所述第一弯曲臂(2)的下料棱边(4)上，
第二楔形臂(7b)通过所述交点(8)和一个设置成与所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)相隔一距离T并且与所述第二弯曲臂(3)的弯曲线(B)相隔一距离y的另外的点(9b)限定并且终结在所述第二弯曲臂(3)的下料棱边(5)上，以及
在所述薄板下料(1)中所述距离T、u、v、x、y、z根据所述薄板构件(10)的待弯曲的薄板臂(2，3)的内弯曲半径(Ri，1，Ri，2)、薄板厚度(S)和缩短因子(VK)被选择为：
T＝(0,7*S+VK/2)±20％，
u＝(1,0*Ri，1)±20％，
v＝(1,0*Ri，1)±20％，
x＝(1,0*Ri，2)±20％，
y＝(0,25*Ri，2)±20％，和
z＝(VK/2-0,1)±20％，
所述薄板下料(1)在弯曲时以所述缩短因子延长。
16.根据权利要求15所述的优化方法，其特征在于，所述第一楔形臂(7a)与所述第一弯曲臂(2)的下料棱边(4)之间的过渡部以一半径w被倒圆，该半径根据所述弯曲的第一薄板臂(2)的内弯曲半径(Ri，1)被选择为：w＝(1,5*Ri，1)±20％。
17.根据权利要求15或16所述的优化方法，其特征在于，所述第一弯曲臂(2)的弯曲线(A)与延长到所述第一薄板臂(2)中地假想的第二薄板下料棱边(5)以所述薄板下料(1)的薄板厚度的约(0.7±0.2)倍平行地间隔距离。
18.根据权利要求15至17之一所述的优化方法，其特征在于，所述倒圆的楔形尖端(7c)以最大约0.2mm、尤其是约0.1mm的半径被倒圆。
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